JPH03281077A - ２ピースフルデザインホイール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、レーザ溶接を用いて被溶接部材を接合する方
法に関し、とくに組付は精度と接合強度を高めるように
したレーザ溶接方法に関する。

［従来の技術］ レーザ光線を利用した溶接は、非常に高いエネルギ密度
が得られ狭く深い溶は込みとなるため、被溶接部材の熱
歪ヤ材料特性の劣化が少ないという利点を有する。その
ため、たとえば自動車の走行安全上重要な部品の一つで
あるディスクホイールの溶接に適用されている。

第７図は、従来の２ピースフルデザインホイールの接合
に、レーザ溶接を適用した場合を示している。図中、１
はタイｉア（図示路）が装着されるリム２と、車両のハ
ブ（図示路）に取付けるディスク３とからなるディスク
ホイールを示している。

２ピースフルデザインホイールでは、リム２の一方の端
部にはフランジ部が形成されておらず、その代りにディ
スク３が取付けられている。ディスク３は、通常はリム
２の内周側に取付番ノられるのが一般的であるが、２ピ
ースフルデザインホイールでは、ディスク３の外周端部
３ａがタイヤを保持するフランジとして機能する。

第８図は、従来の２ピースフルデザインホイールにおけ
るリム２とディスク３との溶接状態を示している。リム
２のディスク３との接合面は垂直に形成されている。同
様にディスク３のリム２との接合面は垂直に形成されて
いる。リム２とディスク３とはレーザ光線しによって溶
接されるが、この時のリム２に対するレーザ光線りの入
射角度はθ４となっている。また、レーザ光線しは、リ
ム２の外周端とディスク３の内側面との交点を通過する
ようになっている。この状態で溶接されたホイールでは
、溶接部におけるのと厚はｄ２に確保される。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、第８図に示す開先形状では、リム２とデ
ィスク３とを組付ける際の位置決め精度を確保するのが
難しいという問題があった。すなわち、両者を溶接する
際には、リム２とディスク３とを治具等（よって位置決
めしなければならないが、従来では両者を独立して位置
決めするため、リム２とディスク３とが芯ずれしやすく
、所望の位置精度の確保が難しい。

また、従来の開先形状の場合は、所定の有効のと厚を得
るためレーザ光線の入射角度、入射位置を大きくすると
、第９図に示すように、入射位置をＢだけずらした分の
ど厚ｄ３を犬釘′１Ｊることができるが、レーザ光線り
のビーム径が細いため開先のこりＮなどの溶接欠陥が生
じやずい。

さらに、このディスクホイールの溶接に用いられるレー
ザ加工機のトーチヘッドは大型でかつ形状も複雑なこと
が多く、これらの場合レーザ光線の入射角度を大きくと
るには限度があり、必然的に溶接部の溶は込み深さに対
する有効のと厚が小さくなってしまう。また、十分なの
ど厚を得るためにレーザ光線による入熱を大きくとする
と、溶接変形が増大し、かつ、レーザ出力の大きい高価
な発振機が必要となるという問題も生じる。

本発明は、上記の問題に着目し、２つの部材をレーザ溶
接するに際し、両部材の位置決め精度を高くでき、しか
も溶接品質の低下を招くことなく大きな接合強度を得る
ことのできるレーザ溶接方法を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段１ この目的に沿う本発明に係るレーザ溶接方法は、２つの
被溶接部材をレーザ溶接により接合するに際し、前記両
部材の接合部を嵌合可能に形成し、レーザ光線の入射角
度と前記接合部の嵌合面の角度とをほぼ一致させた方法
から成る。

［作　　用］ このように構成されたレーザ溶接方法においては、２つ
の被溶接部材の接合部を嵌合可能なに形成してるため、
両部材を嵌合させることにより、両者の組付は精度は所
定の精度に維持される。すなわち、各部材に形成された
接合部を嵌合させることにより、両部材の芯出しが自然
に行なわれ、単独で位置決めする場合に比べて組付精度
は若しく高められる。

またレーザ光線の入射角度と接合部の嵌合面とを１まは
一致させるようにしているため、両部材の嵌合面をレー
ザ光線によって充分に溶融させすることが可能となり、
溶（）込み深さを大きく覆ることができる。そして、こ
の溶は込み深さがそのまま有効のど厚となるため、従来
方法よりも溶接部への入熱を下げることができ、溶接変
形も低減される。

［実施例］ 以下に、本発明に係るレーザ溶接方法の望ましい実施例
を図面を参照して説明する。

第１実施例 第１図ないし第５図は、本発明の第１実施例を示してお
り、とくに自動車のディスクホイールに適用した例を示
している。図中、１１は、２ピースフルデザインホイー
ルを示しており、この２ピースフルデザインホイール１
１は、被溶接部材としてのリム１２とディスク１３とか
ら構成されている。タイヤ（図示略）を保持プるリム１
２は、過度な剛性と弾性とを兼備え、かつ耐疲労性と軽
量化が要求される。リム１２の図の左端には半径方向外
方に膨出するフランジ部１２ａが形成されている。リム
１２の図の右端は、ディスク１３との接合部に形成され
ている。自動中のハブに取付けられるディスク１３は、
断面形状が底の浅いすり鐘状に形成されており、外周端
がタイヤを保持するフランジ部１３ａに形成されている
。ディスク１３には、複数の軽量孔１３ｂが形成されて
おり、軽量孔１３ｂの内側には、ハブ孔１３ｃが形成さ
れている。ディスク１３のフランジ部１３ａのつけ根部
分は、リム１２との接合部に形成されている。

第１図は、リム１２とディスク１３との接合部を示して
いる。リム１２の接合部はテーバ部１２ｂに形成されて
いる。本実施例では、テーバ部１２のテーパ角はレーザ
光線りの入射角θ、に合わせて１０〜４５°に設定され
ている。ディスク１３の接合部はテーバ部１３ｄに形成
されている。テーパ部１３ｄはリム１２の端部が嵌合さ
れる直角三角形状の溝であり、そのテーパ角はリム１２
のテーパ角と同様にレーザ光線りの入射角度θ、と一致
されている。

リム１２とディスク１３との嵌合面は、レーザ光線りの
照射によって溶融されるようになっている。

本実施例では、レーザ光線りはリム１２の外周側から照
射されるようになっている。

つぎに、本実施例における作用について説明する。

まず、レーザ溶接前は、リム１２とディスク１３とは分
離されている。レーザ溶接を行なうに際しては、リム１
２とディスク１３との位置合せが行なわれる。この場合
、ディスク１３の接合部であるテーバ部１３ｄは溝に形
成されているため、テーパ部１３ｄにリム１２の接合部
であるテーバ部１２ｂ　ｅ嵌合させることにより、両者
は芯ずれすることなく高精度に組付けられる。すなわち
、テーパ面同士の摺接によって、リム１２に対してディ
スク１３が芯出し方向に自然に案内され位置決めされる
。したがって、芯ずれの精度は、高精度の加工が可能な
開先加工の精度に依存することができ、単独でリム１２
およびディスク１３を位置決めする場合よりも、組付は
精度は著しく向上される。これは、不つり合い量の少な
いことが要求されるディスクホイールにおいては、極め
て重要なことである。

リム１２とディスクホイール１３との位置合せが完了す
ると、テーパ部１２ｂ　、　１３ｄのテーパ面に沿って
レーザ光線りが照射される。そのため、開先加工された
リム１２とディスクホイール１３との嵌合面がレーザ光
線りによって十分に溶融され、嵌合面に沿って深い溶込
みＷ、が形成される。したがって、この状態では開先の
こり等の溶接欠陥も防止される。

第４図は溶接部の有効のと厚に対するディスクホイール
の疲労強度の変化を示している。このグラフは、第５図
に示すように、タイヤ２０を装むしたホイール１１に、
所定の荷重Ｐを付与して（りられたものである。第４図
の中実軸線Ａをはさんで右側が本発明による溶接継手を
示しており、左側が従来方法による溶接継手を示してい
る。図に示すように、同じ溶込み深さの場合でも、本発
明の方法の場合には有効のど厚をｄ２からｄ、にするこ
とが可能となる。

なお、本実施例では、レーザ光線りをリム１２の外周面
側から照射するようにしたが、第３図に示すように、リ
ム１２の内周面側から入射角度０２で照射するようにし
ても同様な効果が（りられる。

第２実施例 第６図は、本発明の第２実施例を示している。

第１実施例はディスクホイールの溶接に適用した例を示
したが、本実施例はステンレス鋼からなるＨ形鋼の溶接
に適用した場合を示している。図中、２１は１」形鋼の
７ランジを示しており、２２はつＩブを示している。フ
ランジ２１の接合部２１ａには機械加工によって断面形
状がＶ字溝状の開先が施されている。ウェブ２２の端部
２２ａは、７ランジ２１の嵌合面の角度と一致している
。ウェブ２２の板厚ｔは、たとえば１〜７ｍに設定され
ている。

レーザ光線しは、まずウェブ２２の一側から入射角度θ
３をもって接合部に向けて照射される。これが終了する
と、レーザ光線りはウェブ２２の他側から同様に入射角
度０３をもって接合部に照射される。したがって、嵌合
部の全面にわたって溶込みＷ２が形成され、接合強度は
若しく高められる。

また、両者の組付けに際しては、７ランジ２１のＶ字形
溝にウェブ２２の先端を嵌合させることにより位置決め
できるので、フランジ２１に対づるウェブ２２の位置ず
れは確実に防止される。

なお、この溶接は１−１形鋼に限らず、Ｔ継手形状のフ
ルベネ溶接にはすべて適用可能である。

［発明の効果１ 以上説明したように、本発明に係るレーザ溶接方法によ
るときは、つぎの効果が得られる。

（イ）　２つの被溶接部材をレーザ溶接するに際し、両
部材の接合部を嵌合可能に形成するようにしたので、特
別な装置を用いることなく両部材の組付は精度を＾める
ことができる。

（ロ）　また、レーザ光線の入射角度を接合部の嵌合面
の角度とほぼ一致させるようにしたので、開先のこり等
の溶接欠陥を防止しつつ、有効のと厚さを大にすること
ができる。したがって、接合部の接合強度は大に確保さ
れ、疲労強度を高めることができる。

（ハ）　溶は込み深さがそのまま有効のと厚となるため
、従来方法よりも入熱を下げることが可能となり、溶接
変形を小さくすることができる。

（ニ）　レーザ光線の入射角度に合わせて嵌合面の角度
を設定することができるので、溶接加工作業が容易にな
り、作業能率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係るレーザ溶接方法を示
す断面図、 第２図は第１図の方法が適用されるディスクホイールの
断面図、 第３図は第２図の変形例を示す断面図、第４図は第３図
の本発明と従来方法における有効のと厚と疲労強度との
関係を示す特性図、第５図は第４図の特性値を算出する
ために用いられる疲労強度試験装置の概略構成図、第６
図は本発明の第２実施例に係るレーザ溶接方法を示す断
面図、 第７図は従来のディスクホイールの要部断面図、第８図
は第７図の部分拡大断面図、 第９図は第７図の溶接方法を用いて有効のと厚を大にし
た場合の溶は込み状態を示した断面図、である。 １２・・・・・・ディスクホイールのリム（被溶接部材
） １２ｂ・・・・・・テーパ部（接合部）１３・・・・・
・ディスクホイールのディスク（被溶接部材） １３ｄ・・・・・・テーバ部（接合部）２１・・・・・
・Ｈ形鋼の７ランジ（被溶接部材）２２・・・・・・ト
１形鋼のウェブ（被溶接部材）Ｌ・・・・・・レーザ光
線 θ１、θ２、θ３・・・・・・レーザ光線の入射角 Ｗｌ、Ｗ２・・・・・・溶は込み 特 許 出　願　人　　トピー工業株式会社 第１ 図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、２つの被溶接部材をレーザ溶接により接合するに際
   し、前記両部材の接合部を嵌合可能に形成し、レーザ光
   線の入射角度と前記接合部の嵌合面の角度とをほぼ一致
   させたことを特徴とするレーザ溶接方法。